物理必修 第三册2 电势差测试题

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10.2 电势差 一、电势差1．定义：电场中两点之间电势的              ，也叫作电压．UAB＝            ，UBA＝           ，UAB＝               .2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB>0，表示A点电势比B点电势        ．3．单位：在国际单位制中，电势差与           的单位相同，均为伏特，符号是V.4．静电力做功与电势差的关系(1)公式：WAB＝          或UAB＝             .(2)UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时           所做的功．二、等势面1．定义：电场中          相同的各点构成的面．2．等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力          ．(2)等势面一定跟电场线          ，即跟            的方向垂直．(3)电场线总是由            的等势面指向           的等势面．考点一：静电力做功与电势差的关系【例1】下列关于电势差的说法正确的是（　　）A．两点间的电势差等于将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关C．将1 C的电荷从电场中一点移到另一点，如果静电力做了1 J的功，那么这两点间的电势差就是1 VD．两点间电势差的大小跟放入这两点间的电荷所带的电荷量成反比【变式练习】1．将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，静电力做功为2.0×10-9 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，静电力做功为8.0×10-9 J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系（　　）A．φM<φN<0 B．φN<φM<0C．φN>φM>0 D．φM>φN>02．如图所示，匀强电场的场强，A、B两点相距0.2m，A、B两点连线与电场线方向的夹角，下列说法正确的是（　　）A．若取A点的电势为0，则B点的电势B．A、B两点间的电势差C．电荷量的试探电荷从A点运动到B点电势能增大8JD．电荷量的试探电荷从A点运动到B点电势能减小8J考点二：等势面与电场的关系【例2】雷雨天一避需针周围电场的等势面分布情况如图所示。在等势面中有a、b、c三点，其中a，b两点位置关于避雷针对称。下列说法正确的是（　　）A．c点的电场强度大于b点的电场强度B．a点的电场强度与b点的电场强度相同C．将正电荷从a点移动到b点过程中电场力总功为零D．将负电荷从b点移动到c点，负电荷的电势能减小【变式练习】1．一只竖直向上的避雷针发生尖端放电时在空间形成的电场如图，在空间取一条水平线和一条圆弧线，连线为连线的中垂线，图中所画电场线关于直线对称，以下说法正确的是（　　）A．是一条等势线B．沿移动与沿移动点电荷电场力做的功均为零C．a、c两点的电场强度相同D．正点电荷在b点比在d点受到的电场力大，且在b点比在d点的电势能大2．下列关于静电场的说法正确的是（　　）A．试探电荷在电场中所受电场力的方向即为该点的场强方向B．在一个点电荷的电场中存在场强相同的不同点C．电场线与等势面可以垂直，也可以不垂直D．场强为零处，电势不一定为零；电势为零处，场强不一定为零一、电势差的理解1．电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关．2．电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低，且UAB＝－UBA，与零电势点的选取无关．3．电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差．二、静电力做功与电势差的关系1．公式UAB＝或WAB＝qUAB中符号的处理方法：把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大．2．公式WAB＝qUAB适用于任何电场，其中WAB仅是电场力做的功，不包括从A到B移动电荷时其他力所做的功．3．电势和电势差的比较概念比较内容电势φ电势差U区别定义电势能与电荷量的比值φ＝电场力做的功与电荷量的比值UAB＝决定因素由电场和在电场中的位置决定，与q、Ep无关由电场和场内两点位置决定，与q、WAB无关相对性与零电势点的选取有关与零电势点的选取无关联系数值关系UAB＝φA－φB，当φB＝0时，φA＝UAB单位相同，国际单位制中均是伏特(V)标矢性都是标量，但均有正负 三、等势面1．等势面的特点及应用(1)在等势面上移动电荷时静电力不做功，电荷的电势能不变．(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大致分布．(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性确定场强大小．(4)任意两个等势面都不相交．2．几种常见电场的等势面(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面．(2)等量异种点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一条等势线．(3)等量同种点电荷的等势面①等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．②等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高．(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面．一、单选题1．某电场等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中5个点，则：（　　）A．一电子从b点运动到e点，电场力做正功B．一电子从d点运动到a点，电场力做功为4eVC．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左D．a、b、c、d、e五个点中，e点的电场强度大小最小2．在匀强电场中，把电荷量为+2.0×10-5C的点电荷从A点移动到B点，静电力做功为1.6×10-5J，则两点间的电势差等于（　　）A．0.2V B．0.4V C．0.8V D．1.2V3．某棵大树被雷电击中：此时以大树为中心的地面上形成了电场，该电场中三个等势面分布及电场中M、N两点的位置如图所示，虚线是一组等间距同心圆，M、N两点在同一半径上。下列说法正确的是（　　）A．M点比N点电势低B．电场强度的方向由N点指向M点C．M、N两点间的电势差为D．电子由M移到N点，电场力做功4．如图甲所示，轴上固定两个点电荷、位于坐标原点，其上有、、三点，间距、在轴上产生的电势随变化关系如图乙。则（　　）A．点电场场强大小为零B．点电场场强大小为零C．、之间电场方向沿轴负方向D．一正试探电荷从移到过程中，电场力做功5．中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b是轨迹上的二点，则下列说法正确的是（　　）A．a点的电势高于b点的电势 B．电子从a点到b点电势能减小C．电子从a点到b点做匀加速运动 D．a点的电场强度大于b点的电场强度6．如果在某电场中将电荷量为的正电荷，仅在电场力作用下由A点移到B点，静电场力做功为，则（　　）A．电荷在B点的动能比在A点的动能小B．电荷在B点的电势能比在A点的电势能小C．两点间电势差为D．若在两点间移动一个负电荷，则静电力做功7．电荷量为的点电荷与一无限大接地金属板（电势为零）相距为，所形成的电场的电场线如图所示。图中点与金属板相距为，点与点关于点电荷对称，且测得点电势为。则下列说法中正确的是（　　）A．点的场强大小大于点B．带正电试探电荷从点移动到点，电场力做功等于零C．点电荷与金属板间的电势差等于D．金属板表面电势相等8．如图所示，安放在固定绝缘支架上的A球带正电，B为不带电的枕形导体，也被固定在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。当导体B达到静电平衡后，下列说法正确的是（     ）A．M点电场强度大于N点电场强度B．M点电场强度小于N点电场强度C．若用导线将导体B两端连起来，导体B左端仍然带负电、右端仍然带正电D．M点电势高于N点电势二、多选题9．如图所示，在匀强电场中，有一边长为的正六边形ABCDEF，它的六个顶点均位于同一个圆上，正六边形所在的平面与匀强电场的电场线平行，O点为该正六边形的中心。A、B、F三点的电势分别为10V、15V、5V，下列说法正确的是（　　）A．O点的电势为10VB．将一质子由B点移到A点，电场力对质子做了5eV的负功C．电子在A点的电势能大于在F点的电势能D．匀强电场的电场强度大小为10．如图所示，虚线表示某电场中的三个等势面，a、a'、b、b'、c、c'为分布在等势面上的点，关于该电场下列说法正确的是（　　）A．c点的电场方向一定指向b点B．a'点电势一定比c'点电势高C．b点的电场强度一定大于b'点的电场强度D．带电粒子从c点运动到c'点，电场力做功为011．在如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷+Q，a、b、c、d、e、f为以O点为球心、半径为R的球面上的点，aecf平面与电场平行，bedf平面与电场垂直，则下列说法中正确的是（　　）A．e点的电势等于f点的电势B．b、d两点的电场强度相同C．点电荷+q在球面上任意两点之间移动时，电场力一定不做功D．a点与c点所在的直线上没有场强相同的点12．在真空中A、B两处固定两个等量异种电荷，正下方有一根足够长的光滑玻璃杆水平放置，一个质量为m、电荷量为的小圆环穿在杆上，从A点的正下方C处以速度向右运动至B点正下方D处时的速度为，O点是的中点，下列说法正确的是（　　）A．小圆环从C到D过程中先做减速运动，再做加速运动B．CD两点间的电势差为：C．小圆环至O点时的速度为：D．小圆环通过D点后，继续向前运动很远距离，最终速率趋于三、解答题13．有一个带电荷量的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电场力做的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9×10﹣4J的功，问：若以B点电势为零，则（1）AB、BC间的电势差为多少？（2）A、C两点的电势各为多少？（3）点电荷q在A、C点的电势能各为多少？14．如图所示，在正点电荷Q产生的电场中有a、b两点，它们到Q的距离之比，且a、b两点间电势差。有一带电荷量的试探电荷，只受点电荷Q的电场的作用。求：（1）试探电荷q在a、b两点所受点电荷Q的作用力大小之比是多少？（2）将试探电荷q从a点沿ab直线移到b点，电场力做的功是多少？（3）若将试探电荷q从a点经c点移到b点，电场力做的功又是多少？